Verfahren zum Behandeln von Schmelzen aus hochkupferhaltigen Legierungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, gemäß dem hochkupferhaltige Metallschmelzen
so behandelt werden, daß sie einen besseren Guß liefern. Das Verfahren besteht in
einer Desoxydation. Dabei handelt es sich nicht um die Anwendung der bekannten Maßnahmen
zum direkten Entzug des Sauerstoffes aus der Kupferschmelze, sondern um eine Reinigung
von geschmolzenen Kupferlegierungen, die leicht oxydierbare Elemente, wie Silicium
oder Chrom, oder auch diese beiden Stoffe gleichzeitig aufweisen.Process for treating melts made from alloys with a high copper content
The invention relates to a method according to which high-copper metal melts
treated so that they give a better cast. The procedure consists in
a deoxidation. This is not about the application of the known measures
for the direct removal of oxygen from the copper melt, but for cleaning
of molten copper alloys, the easily oxidizable elements, such as silicon
or chromium, or have these two substances at the same time.
Um hochkupferhaltigen Legierungen eine möglichst hohe Festigkeit und
Streckgrenze zu verleihen, werden dem geschmolzenen Kupfer bekanntlich Nickel in
Mengen von ungefähr 0,5 bis 2,1 % und Silicium in Beträgen von 0,15 bis 0,7% einlegiert.
Es können gegebenenfalls auch noch andere Metalle als Legierungsbestandteile vorhanden
sein. In der Schmelze gehen die vorerwähnten Zusätze in Lösung. Nach der sparlosen
Verarbeitung des Gußblockes durch Verpressen oder Ziehen und anschließendem Anlassen
scheiden sich Nickel und Silicium an den Korngrenzen aus und erhöhen dadurch die
vorgenannten Eigenschaften. Vielfach ist es aber auch noch erwünscht, den Legierungen
ein hohes Verformungsvermögen sowohl bei tiefen als auch bei höheren Temperaturen
zu verleihen. Insbesondere liegt für eine Anzahl Verwendungszwecke der Kupferlegierungen
die Einschnürung, entsprechend der hohen Festigkeit, zu niedrig. Für den Fall, daß
weiterhin sich eine schlagartige Beanspruchung zu den bereits erwähnten hinzugesellt,
ist die Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur nicht ausreichend. Außerdem zeigt
der Werkstoff bei Schlagbeanspruchung ein sprödes Verhalten. -.To high-copper alloys the highest possible strength and
To impart yield strength, the molten copper is known to be nickel in
Amounts from about 0.5 to 2.1% and silicon in amounts from 0.15 to 0.7%.
If necessary, other metals can also be present as alloy components
be. The additives mentioned above go into solution in the melt. After the spareless
Processing of the ingot by pressing or drawing and subsequent tempering
nickel and silicon precipitate at the grain boundaries and thereby increase the
aforementioned properties. In many cases, however, it is also desirable to use the alloys
high deformability at both low and high temperatures
to rent. In particular, copper alloys have a number of uses
the constriction, corresponding to the high strength, is too low. In case that
a sudden load is added to the already mentioned ones,
the notched impact strength at room temperature is insufficient. Also shows
the material exhibits brittle behavior when exposed to impact. -.
Um die vorgenannten Mängel zu beheben und damit auch die Dehnung des
Werkstoffes heraufzusetzen, ist bereits vorgeschlagen worden, Chrom in Mengen von
etwa 0,1 bis 111/o einzulegieren. Derartige Kupferlegierungen oder auch solche;
die nur Silicium und Chrom aufweisen, öder binäre Legierungen mit Chrom in den vorerwähnten
Mengen zeigen nun aber im Gußstück, insbesondere am äußeren Rand desselben oder
des Gußblockes, also da, wo die Erstarrung zuerst beginnt und schnell abläuft, häufig
Ungänzen. Diese Fehlstellen rühren von Einschlüssen her, die beispielsweise aus
den Oxyden der Legierungselemente Silicium und Chrom -.gebildet sein können. Sie
entstehen beim Schmelzen und Vergießen des Metalls und gelangen in das Gußstück,
wo. sie sich zum Teil im erstarrenden Metall; vornehmlich in den Randschichten des
Gußstückes ausscheiden. Die Erstarrung läuft dabei insbesondere an den Korngrenzen
sehr schnell ab. Die Oxyde führen daselbst zur Trennung im Gefüge und mindern die
Wertigkeit des Gußstückes -oder machen den Guß sogar unbrauchbar. Das Ausscheiden
derartiger oxydischer Chromverbindungen an den Korngrenzen läßt sich beispielsweise
an Scheiben aus Rundbarren erkennen, die nach vollständigem Durchbrechen eine an
den Korngrenzen interlerriatallin entlang verlaufende Bruchfläche von holzfaserartig
aussehendem Bruchgefüge zeigen.In order to remedy the aforementioned deficiencies and thus also the stretching of the
Increasing the material has already been proposed to use chromium in amounts of
about 0.1 to 111 / o to be alloyed. Such copper alloys or also such;
which only have silicon and chromium, or binary alloys with chromium in the aforementioned
However, quantities now show in the casting, in particular at the outer edge of the same or
of the ingot, i.e. where the solidification first begins and takes place quickly, often
Discontinuities. These imperfections result from inclusions, for example from
the oxides of the alloying elements silicon and chromium can be formed. she
arise when the metal is melted and poured and get into the casting,
Where. they are partly in the solidifying metal; mainly in the outer layers of the
Separate the casting. The solidification occurs particularly at the grain boundaries
off very quickly. The oxides lead to separation in the structure and reduce it
Validity of the casting - or even make the casting unusable. The retirement
Such oxidic chromium compounds at the grain boundaries can be, for example
can be recognized by discs made of round bars, which after they have broken through completely a
The fracture surface of wood fiber-like running interlerriatally along the grain boundaries
looking fracture.
Bei den siliciumhaltigen Legierungen wirkt dieser Legierungsbestandteil
bekanntlich als Desoxydationsmittel. Um den Sauerstoff der hochkupferhaltigen Schmelzen,
die Chrom als Komponente aufweisen; zu reduzieren, werden bekanntlich Phosphor,
Lithium, Bor und andere derartig wirksame Stoffe einlegiert. Sie bilden Oxyde, mit
dem Sauerstoff der Schmelze und schwimmen, gemischt mit der Metallschmelze, auf
denn flüssigen ,Metallspiegel, als geschlossene, pelzige Oxydschicht, die sich nach
ihrem Entfernen neu bildet und daher ein stetiges Nachgießen erschwert, wodurch
die Lunkerbildung in den Gußstücken begünstigt wird. ,.This alloy component is effective in the silicon-containing alloys
known as a deoxidizer. To get the oxygen of the high copper smelting,
which have chromium as a component; is known to reduce phosphorus,
Lithium, boron and other such effective substances are alloyed. They form oxides, with
the oxygen in the melt and float, mixed with the metal melt
because liquid, metal mirror, as a closed, furry oxide layer, which is after
their removal forms anew and therefore makes a constant refilling difficult, whereby
the formation of cavities in the castings is favored. ,.
Die Ausbildung derartiger störender Oxydeinschlüsse im Guß von Schmelzen
aus hochkupferhaltigen Legierungen, die nach der Desoxydation mit den üblichen Mitteln,
wie Phosphor, Silicium, Mangan, Aluminium, Magnesium, Bor oder Lithium, und nach
dem Zulegieren der Elemente Silicium und/oder Chrom gegebenenfalls auch noch andere
Legierungselemente aufweisen, wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß unmittelbar
vor dem Vergießen der Schmelze Aluminium oder Magnesium in Mengen von etwa 0,01
bis 0,05% zugesetzt wird. Dies reicht aus, um den Gießstrahl, insbesondere das in
ihm enthaltene Chrom, weitgehend vor Oxydation
zu schützen und sich
bildende Chromoxyde zu reduzieren (aluminothermische Reaktion bei Zusatz von Aluminium).
Durch die Vermeidung der Bildung von Chromoxyden finden auch keine Ausscheidungen
an den Korngrenzen statt. Der Bruch des Gußstückes ist daher zäh, er erfolgt nicht
entlang der Korngrenzen, und es kann kein Holzfaserbruch auftreten. Der Bruch erfolgt
vielmehr transkristallin durch die Gefügekörner.The formation of such disruptive oxide inclusions in the casting of melts
made of alloys with a high copper content, which after deoxidation with the usual means,
like phosphorus, silicon, manganese, aluminum, magnesium, boron or lithium, and after
the addition of the elements silicon and / or chromium, possibly also others
Have alloying elements, is avoided according to the invention that directly
before casting the melt, aluminum or magnesium in amounts of about 0.01
until 0.05% is added. This is enough to keep the pouring stream, especially the one in
Chromium contained in it, largely from oxidation
to protect and yourself
to reduce chromium oxides that form (aluminothermic reaction when aluminum is added).
By avoiding the formation of chromium oxides, there are also no precipitates
take place at the grain boundaries. The breakage of the casting is therefore tough, it does not occur
along the grain boundaries and no wood fiber breakage can occur. The break occurs
rather, transcrystalline through the grains of the structure.
Ohne die erfindungsgemäße Behandlung mit Aluminium oder Magnesium
erweist sich das Gußstück als sehr kurzbrüchig und holzfaserig. Die Zähigkeit der
hochkupferhaltigen Gußstücke ist wesentlich geringer als nach einer Desoxydation
mit diesen Metallen. Bei der erfindungsgemäßen Desoxydation des Gießstrahles können
durchaus die gleichen Elemente in den gleichen Mengen Verwendung finden, wie sie
bereits zur Desoxydation der Schmelze eingesetzt worden sind, sofern es sich bei
den Desoxydationsmitteln um Aluminium und Magnesium handelt. Für den erfindungsgemäßen
Zweck kommt jedenfalls nur Aluminium oder Magnesium in Frage, das im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar vor dem Vergießen der Schmelze zugesetzt
werden muß. Dies ist eine wesentliche Vorschrift. Würden die Mittel zur Desoxydation
des Gießstrahles schon früher in die Schmelze eingebracht, so bestände die Gefahr,
daß sie während der Behandlung der Schmelze verbraucht würden. Das gesamte Verfahren
würde hierdurch unkontrollierbar, was auch der Fall ist, wenn beispielsweise schon
während der Schmelzbehandlung größere Mengen an Desoxydationsmitteln für den Gießstrahl
beigegeben würden. Die Vordesoxydation ist eine gute Unterstützung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Die Mittel zur Vordesoxydation, wie Silicium; Phosphor, Bor; Lithium
und andere derartig wirksame Stoffe, werden in die Schmelze eingerührt oder in anderer
4n sich bekannter Weise eingebracht.Without the treatment according to the invention with aluminum or magnesium
the casting turns out to be very short-brittle and wood-fibrous. The tenacity of the
castings with a high copper content are significantly lower than after deoxidation
with these metals. In the deoxidation of the pouring stream according to the invention can
quite the same elements are used in the same quantities as they
have already been used to deoxidize the melt, provided that
the deoxidizing agents are aluminum and magnesium. For the invention
Purpose is in any case only aluminum or magnesium, which is part of the
Method according to the invention added immediately before pouring the melt
must become. This is an essential requirement. Would the means of deoxidation
of the pouring stream introduced into the melt earlier, there would be the risk of
that they would be consumed during the treatment of the melt. The whole process
would become uncontrollable as a result, which is also the case if, for example, already
larger amounts of deoxidizing agents for the pouring stream during the melt treatment
would be added. The pre-deoxidation is a good aid to the invention
Procedure. The agents for pre-deoxidation, such as silicon; Phosphorus, boron; lithium
and other such active substances are stirred into the melt or in another
4 introduced in a known manner.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Siliciumanteil
in der hochkupferhaltigen Schmelze so hoch bemessen sein, daß er die Vordesoxydation
mitübernimmt.In the context of the method according to the invention, the silicon content can
be dimensioned so high in the high-copper melt that it prevents pre-deoxidation
takes over.